JP3572151B2

JP3572151B2 - 面発光半導体レーザ及びそれを用いたレーザシステム

Info

Publication number: JP3572151B2
Application number: JP25569696A
Authority: JP
Inventors: 明彦吉川; 正和小林; 順一水井; 英男山越
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1996-09-27
Filing date: 1996-09-27
Publication date: 2004-09-29
Anticipated expiration: 2016-09-27
Also published as: JPH10107365A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、面発光半導体レーザ及びそれを用いたレーザシステムに関し、特にレーザプロセス装置及びレーザ加工装置のレーザ光源部に適用して有用なものであり、レーザ素子の製造が簡易で、システムの構成も容易となり、更に冷却効率も向上するように図ったものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、レーザプロセス装置では処理能力向上のため大出力化が要求され、また光を空間の任意の位置に伝送する為、波面の単一平面化と発散角の低減が必要であり、さらに使用する光学部品は通常円形又は正方形であるためレーザ光断面強度分布の均一化と縦横長さの同一化も必要である。
【０００３】
このような目的に適合するものとしてＣＯ_２レーザやＹＡＧレーザがある。しかしこれらのレーザは、電気入力から光への変換効率が低い、発振波長が赤外線で長い、計算機による制御性が悪い、装置が大型であるなどの欠点がある。
【０００４】
一方、このような欠点を克服するレーザとして半導体レーザがあるが、すでに述べたＣＯ_２レーザやＹＡＧレーザのような長所を持つに至っていない。
【０００５】
そこで、本発明者等は上述の如き従来技術に係る半導体レーザの欠点である、
▲１▼光を放出する活性層が厚さの薄い平板状であるので、大出力化に限界がある。
▲２▼大出力化のためには、レーザ光線による半導体材料の光損傷により単位面積当たりの通過最大レーザ強度が制限される為、レーザ光通過断面積を大きくする必要があり、面発光半導体レーザが有利であるが、一枚の活性層だけでは光増幅できる光路長が短いので出力が小さい、という問題を解決すべく、新規な「面発光半導体レーザ」を先に提案した（特願平６−３０３３８４号：平成６年１２月７日出願）。
【０００６】
この先に提案した面発光半導体レーザは、レーザの大出力化、レーザ光断面強度分布の均一大型化と縦横長さの同一化、レーザ波面の単一平面化、発散角の低減を同時に満足する半導体レーザの構成を見いだし、ＹＡＧレーザやＣＯ_２レーザと同等のレーザ性能を持たせるように図ったものである。
【０００７】
上記提案に係る面発光半導体レーザの構成は、図４（ａ），（ｂ）に示すように、レーザ光線３２の光軸が、複数の面発光半導体レーザ素子要素Ｉの各活性層２７を順次通過するよう、各活性層２７を光学的に直列結合した、ものである。
【０００８】
各活性層２７を光学的に直列結合したとは、具体的には、図５に示すように、活性層２７の発光面側と反対側にミラー層であるミラー型クラッド層２８を配置した複数の面発光半導体レーザ素子要素２１，２２，２３からなる面発光半導体レーザ素子Ｉと、複数の面発光半導体レーザ素子要素３８，３９，４０，４１からなる面発光半導体レーザ素子ＩＩとを各発光面を相対向させて配置し、各面発光半導体レーザ素子要素面へ斜めに入射したレーザ光線３２が各活性層を透過するとともにその奥のミラー層ミラー型クラッド層２８で反射して再度活性層２７を透過し、その面発光半導体レーザ素子要素から入射角と同じ角度で反対の方向へ出て、次の面発光半導体レーザ素子要素へ同様に斜めに入射することにより全ての面発光半導体レーザ素子要素をレーザ光線３２が通過するように構成したものである。
【０００９】
上記構成によればレーザ光線３２は発光面に斜めに入射し、活性層２７の奥にあるミラー型クラッド層２８で折り返して更に活性層２７を透過して面発光半導体レーザ素子要素から出て、次々と全ての面発光半導体レーザ素子要素を通過することにより活性層２７を直列的に順次通過することとして（図６参照）、大出力化、レーザ光断面強度分布の均一大型化と縦横長さの同一化、レーザ波面の単一平面化、発散角の低減化のレーザ性能を同時に満足することができ、ＹＡＧレーザやＣＯ_２レーザに劣らない高出力、高品位のレーザ性能を有するようにしている。
なお、図６は上述の例において複数回反射して折れ曲がるレーザ光線３２を仮想的に直線状に伸ばして概念的に示した原理図である。
【００１０】
図７は上記素子に冷却機能を追加したシステムを示す構成図である。
図７に示すように、従来のシステムでは、相対向させた面発光半導体レーザ素子ＩＩ，ＩＩの各下部電極３０をアース電位にして伝熱板５６，５７に接触させ、この伝熱板５６，５７の内部に冷媒５８を流して冷却部５９を構成して除熱して、半導体が加熱されることを防ぐための手段として機能している。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記提案の構成に係る素子は、以下のような点で高出力・高品位のレーザ性能を十分に発揮できない。
【００１２】
▲１▼ 図４に示すように、従来の面発光半導体レーザ素子Ｉは、発光面開口径を大きくして且つ面内に電流を供給するために、透明電極膜２５を使用しているので、該透明電極２５の大出力レーザ光線に対する耐光性は、充分に高いとはいえず、大出力化に支障がある。
【００１３】
▲２▼ 従来の面発光半導体レーザ素子Ｉは、（ｉ）レーザ光線３２を反射するため、（ｉｉ）活性層２７へ電子又は正孔を提供するために、ミラー型クラッド層２８を共用していたので、上記ミラー型クラッド層２８に適合する材料の選定の条件は共用のために、任意の半導体材料では使用できず、特定の材料に限定される結果、製造コストが高くなるという問題がある。
【００１４】
▲３▼ 図４（ｂ）に示すように、上記ミラー型クラッド層２８内での光反射は多層結晶膜のブラッグ反射の原理を用いるため、多数の層からの反射波の干渉で反射光が形成され、反射面がミラー型クラッド層２８内の特定の位置に規定できない、という問題がある。
このため、レーザ設計に必要なパラメータである共振器長は実測する必要があり、設計が困難であった。
【００１５】
▲４▼ また、上記従来の面発光半導体レーザ素子を用いてシステムを構成する場合、図５に示すような構成では、対向する二つの面発光半導体レーザ素子ＩＩ，ＩＩの空間位置と方向をレーザ光軸に合わせて調整する必要があるが、この調整は素子内の発光面の数が多くなると困難である、という問題がある。
【００１６】
▲５▼ さらに、図５に示すような構成では、対向する二つの面発光半導体レーザ素子ＩＩ，ＩＩの空間位置と方向をレーザ光軸に合わせて調整する必要がある。
この調整は素子内の発光面の数が多くなると困難である、という問題がある。
【００１７】
▲６▼ また、上記素子ＩＩ，ＩＩは、発熱部である活性層２７と冷却部５９との間に基板２９が設けられており、該基板材料としての半導体は熱伝導率が小さい為、冷却効率が悪いという問題がある。
【００１８】
本発明は、上記問題に鑑み、大出力化、レーザ光断面強度分布の均一大型化と縦横長さの同一化、レーザ波面の単一平面化、発散角の低減化等のレーザ性能を同時に満足することができ、レーザ素子の製造が簡易でシステムの構成も容易となり、更に冷却効率も向上するように図った面発光半導体レーザ素子及びそれを用いたシステムを提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の面発光半導体レーザ素子の構成は、レーザ光軸が、複数の面発光半導体レーザ素子要素の各活性層を順次通過するよう、各活性層を光学的に直列結合してなる面発光半導体レーザであって、上記面発光半導体レーザ素子要素が、上部電極側の発光面側に設けられると共に透明且つ導電性の基板と、この基板の発光面側と異なる表面に設けられ活性層を挟んだクラッド層と、このクラッド層の上記基板の発光面側と異なる表面に設けられる導電性の反射鏡及び下部電極とからなることを特徴とする。
【００２０】
また、本発明の面発光半導体レーザ素子の他の構成は、レーザ光軸が、複数の面発光半導体レーザ素子要素の各活性層を順次通過するよう、各活性層を光学的に直列結合してなる面発光半導体レーザであって、上記面発光半導体レーザ素子要素が、上部電極側の発光面側に設けられると共に透明且つ導電性の基板と、この基板の発光面側と異なる表面に設けられ活性層を挟んだクラッド層と、反射鏡を有する下部電極とからなることを特徴とする。
【００２１】
上記面発光半導体レーザにおいて、上記透明且つ導電性の基板に対するレーザ光線の入射位置である入射屈曲部と該レーザ光線の発光面の反射部との距離が一定であることを特徴とする。
【００２２】
上記面発光半導体レーザにおいて、上記透明且つ導電性の基板がガリウム・ヒ素、インジウム・リン及びセレン化亜鉛の何れかからなることを特徴とする。
【００２３】
一方、上記目的を達成する本発明の面発光半導体レーザ素子を用いたシステムの構成は、上記面発光半導体レーザ素子要素の複数個を各発光面が相対向する基板表面に配置し、レーザ光線がある一つのレーザ素子要素の発光部へ斜めに入射し、内部の活性層を透過し、その奥の反射鏡又は下部電極の鏡面で反射して再度活性層を透過し、その発光部から入射角と同じ角で反対の方向へ出射し、次の発光部へ同様に斜め入射することとし、全ての発光部をレーザ光線が通過し、且つ各発光部間の交線は基板内にある配置となることを特徴とする。
【００２４】
本発明の面発光半導体レーザ素子を用いた他のシステムの構成は、透明且つ導電性の基板の両面に、活性層を挟んだクラッド層，導電性の反射鏡及び下部電極からなる面発光半導体レーザ素子要素を複数個順次並べて配置し、レーザ光線がある一つのレーザ素子要素の発光部へ斜めに入射した際に、内部の活性層を透過し、その奥の反射鏡又は下部電極の鏡面で反射して再度活性層を透過し、その発光部から入射角と同じ角で反対の方向へ出て当該基板内を進み、次の発光部へ同様に斜め入射する方式で、全ての発光部をレーザ光線が通過する配置となることを特徴とする。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００２６】
図１は本発明の面発光半導体レーザ素子の概略図であり、（ａ）はその立体図、（ｂ）はその素子要素の面発光部の断面図である。
図１（ｂ）に示すように、本発明に係る面発光半導体レーザ素子要素（以下「レーザ素子要素」という。）１００は、透明且つ導電性基板１０１の一方の表面側（図中、上面側）に無反射コート膜１０２を設けると共に、他方の表面側（図中、下面側）には上部クラッド層１０３ａと下部クラッド層１０３ｂとで活性層１０４を挟んだクラッド層１０５を設け、上記下部クラッド層１０３ｂの下面側には導電性の反射鏡１０６及び下部電極１０７を順次設けてなるものである。尚、符号１０８は上部電極、１０９は絶縁層を各々図示する。
【００２７】
上記構成において、図１（ｂ）に示すような、上記導電性の反射鏡１０６が独立して介在する代わりに、下部電極１０７のクラッド層１０３ｂ側に反射面を一体に形成してなる下部電極を用いるようにしてもよい。
【００２８】
上記構成において、発光面側に設ける透明且つ導電性の基板１０１としては、例えばガリウム・ヒ素（Ｇａ・Ａｓ）、インジウム・リン（Ｉｎ・Ｐ）及びセレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）等の基板を用いるのが、好ましいが、本発明はこれに限定されるものではない。
すなわち、半導体基板は通常導電性であり、透明度はそのドーピング量等に依存して定かではないが、例えば上記ガリウム・ヒ素（Ｇａ・Ａｓ）基板では、波長８８０ｎｍから４μｍ、インジウム・リン（Ｉｎ・Ｐ）基板では、波長１μｍから１４μｍ、セレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）基板では、約波長５００ｎｍから１０μｍの範囲においては光の吸収係数が小さく、透明であるからである。
【００２９】
よって、本発明によれば上記構成の面発光半導体レーザ素子とすることで、以下のような作用・効果を奏する。
【００３０】
▲１▼ 半導体基板１０１は通常導電性であり、該基板材料１０１に特有の低光吸収波長領域で透明である。従って、この波長領域で光発振させる場合は、透明電極の役割を基板に兼ね備えることができ、耐光性が低い従来の透明電極を用いるのを不要とした。
【００３１】
▲２▼ 光の進行方向に従って、活性層１０１を挟んだクラッド層１０５の奥に導電層の反射鏡１０６又は下部電極のクラッド１０７面に反射鏡を設けることにより、レーザ光線１１１の入射位置である入射屈曲部（無反射コート膜１０２）とそのレーザ光線の反射位置である発光面の反射部（導電性の反射鏡１０６）とが常に確定した距離Ｌとなり、共振器長を明確にすることができる。
よって、従来のように、レーザ設計に必要なパラメータである共振器長の実測する必要が個々には不要となり、設計が容易となった。
【００３２】
▲３▼ また、各々の専用の材料を任意に選定でき、従来のように材料が特定されず材料選定の範囲が広がる。
この結果、製造コストの低廉化を図ることができる。
【００３３】
▲４▼ 次に、上記レーザ素子要素１００を用いてシステム１１２を形成するには、図２に示すように、基板１０１を共通の光通路として相対向して配設し、その相対向する面にレーザ素子要素１００Ａ〜１００Ｃからなるレーザ素子Ｉと、レーザ素子要素１００Ｄ，１００Ｅからなるレーザ素子ＩＩを形成すべく、上述した必要な層を付着・形成するようにすれば、基板１０１の加工精度で決定される光軸設定ができ、この設定軸に外部からレーザ光線１１１を入射すれば、レーザ増振器のシステムとして稼働することとなる。
さらに、外部に全反射ミラー１１３及び半透明ミラー１１４を配設して、外部共振器を構成すれば、レーザ発振器のシステム１１２として稼働することとなる。
【００３４】
▲５▼ さらに、図３（ａ）に示すように、基板１０１の両側の端面に全反射膜１２１と半透明膜１２２とをそれぞれ付着させて、その外表面に相対向するようにレーザ素子１００Ａ〜１００Ｃからなるレーザ素子ＩＩＩと１００Ｄ〜１００Ｆからなるレーザ素子ＩＶとして上述した必要な層を付着・形成するようにすれば、
外部からレーザ光線１１１を入射すれば、当該活性層１０１内部を該レーザ光１１１が進む一体構造のレーザ発振器のシステム１２３として稼働することとなる。
【００３５】
▲６▼ また、図３（ａ）のＢ部の拡大を示す図３（ｂ）に示すように、下部電極１０７側に、内部に冷媒等を流して冷却する冷却部１２４を設けることにより、発熱部である活性層１０４と冷却部１２４との間には基板１０１が存在していないので、従来の図５に示すようなシステムより冷却能力が高くなる。
【００３６】
【実施例】
以下、本発明の好適な実施例を図面に基づき詳細に説明する。
【００３７】
図１は本実施例に係る面発光半導体レーザ素子の概略図であり、（ａ）はその立体図、（ｂ）はその素子の一部断面図である。
同図に示すように、レーザ素子要素１００は、基板１０１の片側に上部電極１０８と光の出入口の無反射コート膜１０２とを設けている。
また、各発光部を独立に運転するために、隣合う二つの発光部の間を電気的に絶縁する目的で絶縁層１１２が設けられている。
【００３８】
本実施例のレーザ素子要素１００は、図１（ｂ）に示すように、基板１０１のレーザ光線１１１の入射側とは反対側（図中、下側）に半導体レーザを動作させる為の要素である、上部クラッド層１０３ａと上部クラッド層１０３ｂとの間に活性層１０４を挟んでなるクラッド層１０５を設け、該クラッド層１０５の奥側である該下部クラッド層１０３ｂの下面側に、反射鏡１０６及び下部電極１０７を付着するようにしている。
尚、上記反射鏡１０６の代わりに、下部電極１０７に反射面を一体に形成したものを用いてもよい。
【００３９】
電極は上部電極１０８と下部電極１０７との間に接続し、上部電極１０８から出た電流は基板１０１を通過して上部クラッド層１０３ａに入り、上部クラッド層１０３ａから正孔を活性層１０４へ供給する。
また、この電流が活性層１０４と次の下部クラッド層１０３ｂに流れ込むと、該下部クラッド層１０３ｂからは活性層１０４へ電子が供給される。
最後に電流は反射鏡１０５を通り下部電極１０７に流れ込む。
このようにして上記活性層１０４へ電子と正孔とが供給されると、該活性層１０４はレーザ光線を放出する能力や増幅する能力が与えられる。
【００４０】
このとき、外部からレーザ光線１１１が入射してくると、基板１０１の表面に被覆してある無反射コート膜１０２で反射することなく内部に進入し、基板１０１、クラッド層１０５の上部クラッド層１０３ａを通過して活性層１０４に至る。該活性層１０４では光強度が増幅され上部クラッド層１０３ｂを通過して、反射鏡１０６に進む。
ここでレーザ光線１１１は折り返されて再び活性層１０４へ戻り、さらに光強度が増幅されて入射角と同一角度で無反射コート膜１０２から出て行く。
すなわち、活性層１０１を挟んだクラッド層１０５の奥に導電層の反射鏡１０６を反射鏡とすることにより、レーザ光線１１１の入射位置である入射屈曲部（無反射コート膜１０２）と、該レーザ光線１１１の反射位置である発光面の反射部（導電性の反射鏡１０６）とが常に確定した距離Ｌとなり、共振器長が明確になる。
【００４１】
図２は、上述したような面発光半導体レーザ素子要素からなるレーザ素子Ｉ，ＩＩを二つ対向して発振器を構成するシステムの一実施例の概略図である。
本実施例では、三個のレーザ素子要素１００Ａ〜１００Ｃを有する面発光半導体レーザ素子Ｉと、二個のレーザ素子要素１００Ｄ，１００Ｅを有する面発光半導体レーザ素子ＩＩとを組合せたシステムの実施例である。
【００４２】
すなわち、面発光半導体レーザ素子Ｉ，ＩＩは、レーザ素子要素１００Ａ〜１００Ｃとレーザ素子要素１００Ｃ，１００Ｅとの各発光面を相対向させて配置し、各レーザ素子要素の面にレーザ光線１１１が斜めに入射するとともにこの入射角と同角度で出射するように構成してあり、各レーザ素子要素の発光面中心を入射するレーザ光線１１１の光軸と直交する面にミラー面が位置するように、外部に全反射ミラー１１３及び半透明ミラー１１４を配設してシステム１１２を構成してある。
【００４３】
本実施例によれば、全反射ミラー１１３及び半透明ミラー１１４と光を放出する多数の活性層１０４で単一波面のレーザ発振が起こり、レーザ出力光１１１が半透明ミラー１１４から放出される。
すなわち、本実施例は発振器として機能する。波面の単一平面性や発散角の低減は外部共振器を構成する全反射ミラー１１３及び半透明ミラー１１４で得られる。
【００４４】
本実施例のシステムにおいても、光軸のある側と反対側から冷却すると発熱部である活性層と冷却部との間に基板が存在しないので、冷却効率は大きいものとなる。
【００４５】
図３は、面発光半導体レーザ素子を基板に形成したものであり、基板の一端部に設けた全反射膜１２１が図２の全反射ミラー１１３の役目をすると共に、他端部に設けた半透明鏡１２２が図２の半透明ミラー１１４の役目をするようにしている。
【００４６】
図２のシステムでは、レーザ光線は空間を折り返して通過しているが、図３のシステムでは基板１０１の内部をレーザ光線１１１が通過するようにしているのが、図２のシステムと相違する。
【００４７】
また、本実施例においては、内部に冷媒等を流して冷却する冷却部１２４を下部電極１０７の背後に設置してシステムを冷却するようにしているので、図５に示す従来のシステムのように、電熱板５６と冷媒５８から構成される冷却部と活性層２７とのあいだに基板６０が介装しているために、冷却効率が悪くなるということが防止される。
すなわち、上記基板６０は半導体であるので、金属等に較べ熱伝導率が低く、従来のような配置では冷却効率が悪いからである。
しかしながら、本実施例にかかるシステムでは、活性層１０１と冷却部１２４との間に基板の存在は無く、且つ電極１０７は金属であるので熱導電性が良く、この結果本実施例の構成によれば、冷却効率が向上することとなる。
また、基板１０１に直接面発光半導体レーザ素子要素を形成するようにするので、レーザ光軸の調整は明らかに簡素化され、レーザ素子システムの構築が容易となる。
【００４８】
【発明の効果】
以上実施例とともに具体的に説明したように本発明によれば、多数の半導体レーザの大型平面状活性層の平面を横切る方向にレーザ光軸を設定でき、各活性層を直列結合できるため、大出力化、レーザ光断面強度分布の均一大型化と縦横長さの同一化、レーザ波面の単一平面化、発散角の低減化のレーザ性能を同時に満足することができ、ＹＡＧレーザやＣＯ_２レーザに劣らない高出力、高品位のレーザ性能を有する。
【００４９】
また、本発明によれば、以下の効果を奏する。
▲１▼ 半導体基板は通常導電性であり、特有の低光吸収波長領域で透明であるので、この特有の波長領域で光発振させる場合は、透明電極の役割を基板に兼ね備えることができ、耐光性が低い従来の透明電極を用いるのを不要とした。
【００５０】
▲２▼ レーザ光線の進行方向に従って、活性層を挟んだクラッド層の奥に導電層の反射鏡又は下部電極のクラッド面に反射鏡を設けることにより、レーザ光線の入射位置である入射屈曲部（無反射コート膜）と反射位置である発光面の反射部（導電性の反射鏡）とが常に確定した距離となり、共振器長を明確にすることができる。
【００５１】
▲３▼ また、各々のレーザ素子構成要素の専用の材料を任意に選定でき、従来のような製作が困難なミラー型クラッド層等に材料が特定されず、材料選定の範囲が更に広がる。
【００５２】
▲４▼ 次に、上記レーザ素子要素を用いてシステムを形成するには、例えば図２に示すように、基板を共通の光通路として相対向して配設し、その相対向する面に複数のレーザ素子要素からなる第１のレーザ素子と、複数のレーザ素子要素からなる第２のレーザ素子とを形成するだけでよいので、基板の加工精度で決定される光軸設定ができ、さらに外部に全反射ミラー及び半透明ミラーを配設して、この設定軸に外部からレーザ光線を入射すれば、レーザ増幅器のシステムを容易に構成することができる。
【００５３】
▲５▼ さらに、例えば図３に示すように、基板の両側の端面に全反射膜と半透明膜とをそれぞれ付着させて、その外表面に相対向するように複数のレーザ素子要素からなる第１のレーザ素子と、複数レーザ素子要素からなる第２のレーザ素子とを形成することにより、外部からレーザ光線を入射すれば、当該活性層内部を該レーザ光線が進む一体構造のレーザ発振器のシステムを容易に構成することができる。
【００５４】
▲６▼ また、下部電極側に内部に冷媒等を流して冷却する冷却部を設けることにより、発熱部である活性層と冷却部との間には発熱部である基板が存在していないので、従来よりシステムの冷却能力を向上することができる。
【００５５】
▲７▼ さらに、半導体レーザはＹＡＧ及びＣＯ_２レーザに比べ、装置がコンパクト、出力変更が容易、波長可変、可視光発振が可能、計算機制御性が良好などの長所があり、本発明の効果との相乗効果でプロセス応用はもとより、さらに新しい用途も開けるものと期待される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の面発光半導体レーザ素子を示す構造図。
【図２】本発明の面発光半導体レーザ素子システムの構造図。
【図３】本発明の他の面発光半導体レーザ素子システムの構造図。
【図４】従来の面発光半導体レーザ素子システムの構造図。
【図５】従来の面発光半導体レーザ素子システムの構造図。
【図６】従来の面発光半導体レーザ素子システムの構造図。
【図７】従来の面発光半導体レーザ素子システムの構造図。
【符号の説明】
Ｉ，ＩＩ，ＩＩＩ，ＩＶ面発光半導体レーザ素子
１００，１００Ａ〜１００Ｆ面発光半導体レーザ素子要素
１０１導電性基板
１０２無反射コート膜
１０３ａ上部クラッド層
１０３ｂ下部クラッド層
１０４活性層
１０５クラッド層
１０６導電極の反射鏡
１０７下部電極
１０８上部電極
１０９絶縁層
１１１レーザ光線
１１２面発光半導体レーザ素子システム
１１３全反射ミラー
１１４半透明ミラー
１２１全反射膜
１２２半透明膜
１２３面発光半導体レーザ素子システム
１２４冷却部

Claims

レーザ光軸が、複数の面発光半導体レーザ素子要素の各活性層を順次通過するよう、各活性層を光学的に直列結合してなる面発光半導体レーザであって、
上記面発光半導体レーザ素子要素が、上部電極側の発光面側に設けられると共に透明且つ導電性の基板と、この基板の発光面側と異なる表面に設けられ活性層を挟んだクラッド層と、このクラッド層の上記基板の発光面側と異なる表面に設けられる導電性の反射鏡及び下部電極とからなることを特徴とする面発光半導体レーザ。
レーザ光軸が、複数の面発光半導体レーザ素子要素の各活性層を順次通過するよう、各活性層を光学的に直列結合してなる面発光半導体レーザであって、
上記面発光半導体レーザ素子要素が、上部電極側の発光面側に設けられると共に透明且つ導電性の基板と、この基板の発光面側と異なる表面に設けられ活性層を挟んだクラッド層と、反射鏡を有する下部電極とからなることを特徴とする面発光半導体レーザ。
請求項１又は２記載の面発光半導体レーザにおいて、
上記透明且つ導電性の基板に対するレーザ光線の入射位置である入射屈曲部と該レーザ光線の発光面の反射部との距離が一定であることを特徴とする面発光半導体レーザ。
請求項１乃至３記載の面発光半導体レーザにおいて、
上記透明且つ導電性の基板がガリウム・ヒ素、インジウム・リン及びセレン化亜鉛の何れかからなることを特徴とする面発光半導体レーザ。
請求項１乃至４記載の上記面発光半導体レーザ素子要素の複数個を各発光面が相対向する基板表面に配置し、レーザ光線がある一つのレーザ素子要素の発光部へ斜めに入射し、内部の活性層を透過し、その奥の反射鏡又は下部電極の鏡面で反射して再度活性層を透過し、その発光部から入射角と同じ角で反対の方向へ出射し、次の発光部へ同様に斜め入射することとし、全ての発光部をレーザ光線が通過し、且つ各発光部間の交線は基板内にある配置となることを特徴とする面発光半導体レーザシステム。
透明且つ導電性の基板の両面に、活性層を挟んだクラッド層，導電性の反射鏡及び下部電極からなる面発光半導体レーザ素子要素を複数個順次並べて配置し、レーザ光線がある一つのレーザ素子要素の発光部へ斜めに入射した際に、内部の活性層を透過し、その奥の反射鏡又は下部電極の鏡面で反射して再度活性層を透過し、その発光部から入射角と同じ角で反対の方向へ出て当該基板内を進み、次の発光部へ同様に斜め入射する方式で、全ての発光部をレーザ光線が通過する配置となることを特徴とする面発光半導体レーザシステム。